惯性在生产、生活中的应用

来源 :初中生世界·初二物理 | 被引量 : 0次 | 上传用户:julykoko
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  物理来源于生活,服务于社会,与实际生活有关的物理知识,已经成为各种物理考试的热点,关于惯性在生产、生活中的应用的事例很多,现举几例进行分析,希望对同学们的学习有所帮助。
  例1 烧锅炉的师傅在向炉灶内加煤时,铲子往往并不进入灶内,而是停在灶前,煤就顺着铲子运动的方向进入灶内,这是为什么?
  解析 对这类惯性题的解释可从三步骤入手,首先分析煤原来的运动状态,接着分析送煤过程中发生了什么变化,最后由于惯性,煤离开铲子后要保持原来向前的运动状态,按这样的分析思路,可以解决各种惯性说理题。
  答铲子装上煤后,工人用铲子向炉灶内送煤时,铲子和煤都向炉灶运动,当它们到达炉灶前,工人师傅抓住铲子让它停止运动,而煤由于惯性,仍要保持原来的运动状态继续向前运动,于是就离开铲子进入了灶内。
  例2惯性在现代科学技术中的运用相当广泛,例如,发射卫星所需的推力,不但与卫星所受的重力和发射的倾角有关,而且还与发射的方向与地点的纬度有关,你认为在什么地方,向什么方向发射卫星最为省力?
  解析 地球自转的方向是由西向东的,如果火箭向东发射,就可以利用地球自转的惯性,节省推力,如图所示,在地球上不同纬度处由西向东转动的速度也不一样,在赤道处最大,速度为460m/s,而在南北极最小,速度几乎为零,因而在赤道附近顺着地球自转的方向(由西向东)发射卫星最为省力。
  例3在没有其他辅助方法,又不能敲,破的情况下,怎样才能分辨生熟鸡蛋?
  解析 方法一 将两只鸡蛋放在光滑的水平桌面上,用手拨动两蛋的外壳,使它们以同样的速度同时开始转动,煮熟的鸡蛋蛋白和蛋黄已经凝固,与蛋壳形成一个实心整体,所以蛋白、蛋黄能和蛋壳一起旋转,而生蛋内部蛋白和蛋黄仍为液态,转动时由于惯性。其内部蛋白和蛋黄不能立即旋转起来,所以阻碍着蛋壳继续旋转,故生鸡蛋很快停止转动,熟鸡蛋转一会儿才停止。
  方法二 如上,让两只鸡蛋在光滑的水平桌面上以同样的速度同时开始转动,并迅速地用手挡一下就抽开,先停下来的是熟鸡蛋。
  因为用手挡的是两蛋的外壳,因生鸡蛋内部蛋白和蛋黄仍为液态,实际上只是给蛋壳一个阻挡力,由于惯性其内部蛋白和蛋黄因惯性不能立即停下来,所以生鸡蛋还要继续旋转,而熟鸡蛋先停止转动。
  例4气功表演开始了:一个演员躺在地板上,身上压着一块又大又重的石板,另一个演员抡起一把铁锤,猛力向石板砸去,观众紧张得屏住了呼吸,“开!”随着打锤人的喊声,“乓”的一声,石板被砸断了,而石板下的人一点也没受伤,这是怎么回事呢?难道他真有护身术吗?
  解析 主要是大石板的惯性保护了演员,铁锤砸在石板上的力很大,但作用时间很短,石板还来不及运动,就断了,再加上石板和演员身体的接触面积很大,演员身上受到的压强也就小,所以,石板砸断了,人身仍然很安全,如果换上一块小薄石板,危险性反倒大了。
  


  这个原理的应用也是很广泛的:建筑工人为了把一块整砖劈成两半,他用左手掌托住砖,右手用瓦刀猛然向砖的中间一击,那砖应声分成两半,而左手却不会被砸伤,起重机吊货物,拖拉机用钢绳拖机器,拖轮拖驳船,起动的速度都不能过大,否则就会发生“断绳”事故。
  例5 5.12汶川大地震发生以后,震区的人们与外界隔绝,缺粮少水,生命受到严重威胁,党中央、国务院心系灾区人民,决定向他们空投食品,我们发现所有食品都是在到达目的地之前提前投掷的,这是为什么呢?
  解析 飞机投掷物体前,被投掷物跟飞机一起运动,投掷物离开飞机后由于惯性仍要向前保持匀速直线运动,可是被投掷物受重力作用,在它向前运动的同时还要向下落,物体的实际下落轨道是一抛物线,所以必须提前投掷。
  飞机速度越快,高度越高,提前量也应该越大,飞机投弹也遵循这个规律。
  以上的例题从不同的侧面介绍了对惯性知识的应用,下面请同学们完成几个练习挑战一下自我:
  1 行走的人被石头绊一下会向前跌倒,下述分析中正确的是( )
  A 人的上半身有惯性,下半身没有惯性
  B 由于石块作用而改变了人的运动状态
  C 人由于惯性保持向前,石块作用于脚时,使脚运动变慢
  D 以上说法都正确
  2 质量分别为m和M的两个物体甲和乙,其中M>m,将它们放在水平且光滑的车板上,车以速度u向右运动,当车忽然停止运动时,则( )。
  A 甲、乙两物体都静止
  B 甲物体运动得快,乙物体运动得慢,两个物体相撞
  C 乙物体运动得快,甲物体运动得慢,两物体间的距离加大
  D 甲、乙两物体都以原来的速度u向右运动,它们之间的距离不变
  3 用手拍打衣服上的灰尘时,被手指拍到的部分灰尘给拍掉了,衣服上没有被手指拍到的部分灰尘也会被拍下来,它究竟是怎样下来的呢?
  4 汽车启动时,为什么乘客的身体上部是向后仰而不是向前倾?正常匀速行驶时,一位乘客把苹果抛向空中,该苹果能否落入这个人手里?为什么?
  参考答案
  1 C 2 D 3 拍打衣服时使衣服迅速地振动(抖动),由原来的静止变成了运动状态,即偏离了原来的位置,而衣服上的灰尘由于惯性,仍然保持原来的静止状态待在原处,这样就脱离了衣服,4 汽车启动,人还保持着静止状态,车向前,相对不动的人当然向后仰,还落在手里,因为人和苹果都保持着匀速直线运动状态,相对不动,好比地球运动,人却不动。
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